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ANÁLISE DE RESISTÊNCIA E MICROESTRUTURA EM CONCRETOS COM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AREIA NATURAL POR AREIA DE FUNDIÇÃO
VIVER APRENDER TRANSFORMAR
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Geannina dos Santos Lima, Pedro Goecks, Cristiane dos Santos e Gabriela Blatt
PEC I - Primeiro Painel Temático de Pesquisa da Engenharia Civil da UNIJUÍ
14 de Outubro de 2014
VIVER APRENDER TRANSFORMAR
1. Introdução
2. Objetivos
3. Fundamentação Teórica
4. Metodologia
5. Resultados
6. Referências
VIVER APRENDER TRANSFORMAR
1. Introdução
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA:
É possível a utilização da areia de fundição na fabricação de concreto?
Existem influencias significativas nas propriedades do concreto com uso deste resíduo?
A areia de fundição poderá afetar a resistência do concreto?
VIVER APRENDER TRANSFORMAR
O trabalho tem como objetivo analisar a composição física e química dos
materiais utilizados, a resistência à compreensão e a microestrutura do concreto
com a substituição parcial da areia natural por areia de fundição, em referência
ao concreto moldado com apenas areia natural, a fim de propor uma solução técnica e economicamente viável para a reutilização desse resíduo industrial.
Realizar os ensaios de caracterização dos materiais, tais como: ensaio de
granulométrica, massa específica, massa unitária, módulo de finura, etc.;
Realizar os ensaios da dosagem em diferentes traços ;
Analisar diferentes teores de substituição do agregado miúdo natural pelo
agregado reciclado proveniente do processo de fundição (10%, 20% e 30%) no
que tange às seguintes propriedades: Resistência à Compressão e Microscopia
Eletrônica de Varredura.
2. Objetivos
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É um dos materiais mais utilizados no mundo, amplamente disseminado e o
principal componente das estruturas. Após seu endurecimento, atua junto
com as armaduras na constituição de pilares, vigas, lajes e escadas.
Consumo Mundial:
11 bilhões de toneladas, consumo médio de 1,9 tonelada de concreto por
habitante por ano;
Consumo no Brasil:
30 milhões de metros cúbicos de concreto.
Fonte: Revista Concreto e Construções (2009);
Federación Iberoamericana de Hormigón Premesclado - FIHP (2009) ;
Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem - ABESC
3. Fundamentação Teórica
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Materiais Constituintes
O concreto é um material composto constituído por mistura de um
aglomerante (formado por cimento e água), na qual são adicionados no
concreto partículas ou fragmentos de agregados (areia e brita).
Deve oferecer condições de plasticidade que facilitem as
operações de manuseio indispensáveis ao lançamento nas
formas, adquirindo com o tempo a coesão e a resistência
Fonte: MEHTA, Providar Kumar.; MONTEIRO, Paulo . Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: PINI, 1994.
HELENE, Paulo; TIBÉRIO, Andrade. Concreto de Cimento Portland. In: Geraldo Cechella Isaia (org.). Materiais de construção civil e
princípios de ciência e engenharia de materiais, cap.29. São Paulo: Ibracon, 2010.
3. Fundamentação Teórica
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Três fases são de grande importância na microestrutura: agregado, matriz
da pasta de cimento e interface bem definida entre estas, denominada
Zona de Transição (ZT).
A quantidade de água e a idade do concreto são fatores que deve-se levar
em consideração no estudo da microestrutura.
Zona de Transição é o elo fraco entre
o agregado e a pasta de cimento, ou
seja, é a fase de limite de resistência
do concreto.
Fonte: MEHTA, Providar Kumar.; MONTEIRO, Paulo . Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: PINI, 1994.
KELM, Tamile Antunes. Análise da resistência e microestrutura em concretos com substituição parcial de cimento por
microssílica da cinza de casca de arroz. 2011. 56 f.
3. Fundamentação Teórica
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Define-se resistência de um material como a capacidade deste resistir à
tensão sem ruptura.
Para se realizar o ensaio de resistência são feitos corpos de provas,
analisando sempre suas dimensões, geometrias e o estado de umidade, se
houver alguma variação dos mesmos, pode vir a alterar a resistência.
No concreto a resistência é relacionada com a tensão requerida
para causar a fratura e é sinônimo do grau de ruptura no qual a
tensão aplicada alcança seu valor máximo
Fonte: NEVILLE, Adam Matthew. Propriedades do concreto. São Paulo: Pini, 1997. 150 p.
KELM, Tamile Antunes. Análise da resistência e microestrutura em concretos com substituição parcial de cimento por
microssílica da cinza de casca de arroz. 2011. 56 f.
3. Fundamentação Teórica
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As areias tem um amplo uso nas fundições, não só na fabricação de
moldes para o vazamento do metal, mas como também dar a forma ao
metal.
SÃO UTILIZADAS PELAS SEGUINTES CARACTERÍSTICAS
baixo custo;
alta capacidade refratária;
facilmente aglutinável quando misturados com argila.
Fonte: SCHEUNEMANN, Ricardo. Regeneração de areia de fundição através de tratamento químico via processo fenton. Dissertação de
Mestrado.
3. Fundamentação Teórica
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A areia de fundição é um dos principais problemas enfrentados pelas
empresas atualmente. Depois de utilizada em moldes a areia normal fica
contaminada por metais pesados, dependendo do material de fundição, e
por resinas poliméricas empregadas na compactação para a formação das
peças.
Fonte: Associação Brasileira de Fundição – ABIFA (2009)
3. Fundamentação Teórica
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Quando não é possível mais reaproveitar está areia no processo de fundição, é
necessário que os resíduos sejam depositados no aterro industrial da empresa
Fonte: Associação Brasileira de Fundição – ABIFA (2009)
3. Fundamentação Teórica
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RESÍDUOS DE CLASSE I
PERIGOSOS: são aqueles que
por suas características podem
apresentar riscos para a
sociedade ou para o meio
ambiente
RESÍDUOS DE CLASSE II
NÃO PERIGOSOS: não
apresentam nenhuma das
características dos resíduos de
Classe I
Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 10.004. Resíduos Sólidos – Classificação. Rio de Janeiro,
1987. 33 p.
3. Fundamentação Teórica
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A indústria da construção civil apresenta-se com um grande potencial para a
solução dos problemas dos descartes dos resíduos gerados pelas industrias de
fundição, possibilitando assim a redução dos custos dos produtos, além de
contribuir para a diminuição da emissão de resíduos ao meio ambiente.
BONET (2002) realizou pesquisa no reaproveitamento da areia residual de
fundição como agregado fino no (CBUQ) e Coutinho (2004) estudou a
possibilidade de utilizá-la em misturas asfálticas densas; o primeiro recomendou
a utilização de 8% do resíduo, na mistura asfáltica. Já Coutinho (2004) concluiu
que até 15% de incorporação de areia na mistura asfáltica, produz materiais com
boas propriedades mecânicas sem impactos ambientais significativos.
3. Fundamentação Teórica
Fonte: BONET, Ivan Ideraldo. Valorização do resíduo areia de fundição (RAF): incorporação nas massas asfálticas do
tipo C.B.U.Q. 2002. 149 f. Dissertação Mestrado;
COUTINHO, Benedito Neto. Avaliação do reaproveitamento de areia de fundição como agregado em misturas
asfálticas densas. 2004. 261 f. Tese Doutorado.
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Matérias Utilizados
4. Metodologia
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Classificação Química - Areia de Fundição
Segundo os diagnósticos realizados a areia de fundição se
apresentou dentro dos limites permitidos pela NBR 10004
(2004). No ensaio de lixiviação pela ABNT NBR 10005 (2004) os
parâmetros satisfazem os limites permitidos, o resíduo
apresentou-se como NÃO TÓXICO, com esses resultados
comprovou-se que esse resíduo pode ser reutilizado como
matéria prima, por ser uma areia de fundição de Classe II A –
não inertes.
4. Metodologia
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Traço de Referência – corpos de prova moldado somente com
areia natural; Traço A10 – com 10% de substituição de areia natural por
areia de fundição; Traço A20 – com 20% de substituição de areia natural por
areia de fundição; Traço A30 – com 30% de substituição de areia natural por
areia de fundição.
4. Metodologia
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ENSAIOS LABORATORIAIS:
Análise Granulométrica dos Agregados
NBR 7217 (2001) e NBR NM 248 (2001)
Determinação da Massa Específica
Agregado Miúdo - NBR 9776 (2003)
Agregado Graúdo - NBR NM 53 (2009)
4. Metodologia
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3. Metodologia 4. Metodologia
ENSAIOS LABORATORIAIS:
Determinação da finura de cimento Portland
NBR 11579(1991)
Determinação da massa específica de cimento Portland
NBR NM 23 (1998)
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4. Metodologia
ENSAIOS LABORATORIAIS:
Determinação dos tempos de início e fim de pega da pasta do cimento.
NBR NM 65 (2002)
Preparação da pasta de consistência normal
NBR NM 43 (2003)
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4. Metodologia
ENSAIOS LABORATORIAIS:
O método de dosagem utilizado para realizar está pesquisa será o da
ABCP. Para a utilização deste método é necessário que se tenha as
informações: da massa específica, granulométrica, dimensão máxima,
modulo de finura, etc.
O abatimento de tronco estabelecido para a pesquisa será de 80 a 100
mm. A quantidade de água para se obter um determinado abatimento
irá depender: do tamanho máximo, da forma , da textura e da
granulométrica do agregado graúdo.
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4. Metodologia
0,57
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4. Metodologia
Consumo de água aproximado (l/m3)
Dmáx agregado graúdo (mm)Abatimento(mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 100 230 205 200 195 190
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4. Metodologia
NBR 5738 (1984)
Dimensão Cilíndricos (d)
10 cm
NBR NM 67 (1996)
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4. Metodologia
NBR 5739 (2007)
Após 24 horas depois de serem moldados
os corpos de provas, deverão ser levados
até a camará úmida, e permanecerão na
mesma até os 3,7,14, 21 e 28 dias, no qual serão submetidas ao ensaio de
compressão buscando analisar o desempenho dos corpos de provas de
concreto em função a sua resistência.
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5. Resultados
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
3 7 14 21 28
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Concreto Macharia
Concreto Natural
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6. Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE SERVIÇO DE
CONCRETAGENS. Informação sobre o concreto dosado em central.
Disponível em: <http://www.abesc.org.br>. Acesso em: 7 mar. 2014.
BONET, Ivan Ideraldo. Valorização do resíduo areia de fundição (RAF):
incorporação nas massas asfálticas do tipo C.B.U.Q. 2002. 149 f. Dissertação
Mestrado em Engenharia Química - Universidade Federal de Santa Catarina -
Florianópolis, 2002.
COUTINHO, Benedito Neto. Avaliação do reaproveitamento de areia de
fundição como agregado em misturas asfálticas densas. 2004. 261 f. Tese
(Doutorado em Engenharia de Transportes) – Escola de Engenharia de São Carlos
– Universidade de São Paulo. São Paulo, 2004.
NEVILLE, Adam Matthew. Propriedades do concreto. São Paulo: Pini, 1997. 150
p.
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6. Referências
HELENE, Paulo; TIBÉRIO, Andrade. Concreto de Cimento Portland. In: Geraldo
Cechella Isaia (org.). Materiais de construção civil e princípios de ciência e
engenharia de materiais. Cap.29. São Paulo: Ibracon, 2010. Disponível em:
<http://www.concretophd.com.br/imgs/files/ConcretoCap27Materiais2010.pdf>.
Acesso em: 20 mar. 2014.
KELM, Tamile Antunes. Análise da resistência e microestrutura em concretos
com substituição parcial de cimento por microssílica da cinza de casca de
arroz. 2011. 56 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia
Civil) - Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí,
2011.
MEHTA, Providar Kumar.; MONTEIRO, Paulo . Concreto: estrutura,
propriedades e materiais. São Paulo: PINI, 1994.